Quando se trata de água e Marte, há boas notícias e notícias não tão boas. A boa notícia: há água em Marte! As notícias não tão boas? Há água em Marte.
O Planeta Vermelho está muito frio; a água que não está congelada quase com certeza está cheia de sal do solo marciano, o que reduz sua temperatura de congelamento.
Você não pode beber água salgada, e o método usual usando eletricidade (eletrólise) para quebrá-la em oxigênio (para respirar) e hidrogênio (como combustível) requer a remoção do sal; um empreendimento pesado e caro em um ambiente hostil e perigoso.
Se o oxigênio e o hidrogênio pudessem ser coagidos diretamente da água salgada, no entanto, o processo de eletrólise da salmoura seria muito menos complicado – e menos caro.
Engenheiros da Escola de Engenharia McKelvey da Universidade de Washington em St. Louis desenvolveram um sistema que faz exatamente isso. Sua pesquisa foi publicada hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
A equipe de pesquisa, liderada por Vijay Ramani, o Roma B. e Raymond H. Wittcoff Distinguished University Professor no Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Química, não validou simplesmente seu sistema de eletrólise de salmoura sob condições terrestres típicas; o sistema foi examinado em uma atmosfera marciana simulada a -33 F (-36 C).
“Nosso eletrolisador de salmoura marciano muda radicalmente o cálculo logístico das missões a Marte e além”, disse Ramani. “Esta tecnologia é igualmente útil na Terra, onde abre os oceanos como uma fonte viável de oxigênio e combustível”
No verão de 2008, o módulo Phoenix Mars Lander da NASA “tocou e provou” a água marciana, vapores do gelo derretido escavados pelo módulo de pouso. Desde então, o Mars Express da Agência Espacial Europeia descobriu várias lagoas subterrâneas de água que permanecem no estado líquido graças à presença de perclorato de magnésio – sal.
Para viver – mesmo temporariamente – em Marte, sem falar no retorno à Terra, os astronautas precisarão fabricar algumas das necessidades, incluindo água e combustível, no Planeta Vermelho. O rover Perseverance da NASA está a caminho de Marte agora, carregando instrumentos que usarão eletrólise de alta temperatura. No entanto, o Experimento de Utilização de Recursos In-Situ de Oxigênio de Marte (MOXIE) produzirá apenas oxigênio, a partir do dióxido de carbono do ar.
O sistema desenvolvido no laboratório de Ramani pode produzir 25 vezes mais oxigênio que o MOXIE usando a mesma quantidade de energia. Ele também produz hidrogênio, que poderia ser usado para alimentar a viagem de volta aos astronautas.
“Nosso novo eletrolisador de salmoura incorpora um ânodo pirocloro de rutenato de chumbo desenvolvido por nossa equipe em conjunto com um cátodo de platina em carbono”, disse Ramani. “Esses componentes cuidadosamente projetados, juntamente com o uso ideal dos princípios tradicionais de engenharia eletroquímica, geraram esse alto desempenho.”
O design cuidadoso e o ânodo exclusivo permitem que o sistema funcione sem a necessidade de aquecer ou purificar a fonte de água.
“Paradoxalmente, o perclorato dissolvido na água, as chamadas impurezas, na verdade ajudam em um ambiente como o de Marte”, disse Shrihari Sankarasubramanian, pesquisador do grupo de Ramani e co-autor do artigo.
“Eles evitam que a água congele”, disse ele, “e também melhoram o desempenho do sistema eletrolisador, reduzindo a resistência elétrica.”
Normalmente, os eletrolisadores de água usam água desionizada altamente purificada, o que aumenta o custo do sistema. Um sistema que pode funcionar com água “abaixo do ideal” ou salgada, como a tecnologia demonstrada pela equipe de Ramani, pode aumentar significativamente a proposta de valor econômico dos eletrolisadores de água em todos os lugares – até mesmo aqui no planeta Terra.
“Tendo demonstrado esses eletrolisadores sob condições marcianas exigentes, pretendemos também implantá-los em condições muito mais amenas na Terra para utilizar alimentação de água salobra ou salgada para produzir hidrogênio e oxigênio, por exemplo, por eletrólise da água do mar”, disse Pralay Gayen, um associado de pesquisa de pós-doutorado no grupo de Ramani e também co-primeiro autor deste estudo.
Essas aplicações podem ser úteis no domínio da defesa, criando oxigênio sob demanda em submarinos, por exemplo. Também pode fornecer oxigênio à medida que exploramos ambientes desconhecidos mais perto de casa, no fundo do mar.
As tecnologias subjacentes que permitem o sistema eletrolisador de salmoura são objeto de pedido de patente por meio do Office of Technology Management e estão disponíveis para licenciamento na universidade.
Publicado em 01/12/2020 13h14
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